阻尼振动__受迫振动

1、能量能量能量损失能量损失动能动能势能势能第四节第四节 阻尼振动阻尼振动 受迫振动受迫振动固有频率（周期）固有频率（周期）mkfkmT212COBCBO 如果振动系统不受外力的作用，此时的振动频率如果振动系统不受外力的作用，此时的振动频率由系统本身的固有特性决定，这个频率叫固有频率。由系统本身的固有特性决定，这个频率叫固有频率。lgfglT212知识回顾知识回顾一、阻尼振动：一、阻尼振动：1 1，阻尼振动：，阻尼振动：当系统受到阻力作用时，系统克服阻力要做功，当系统受到阻力作用时，系统克服阻力要做功，消耗机械能，因而振幅减小，最后会停下来。这种消耗机械能，因而振幅减小，最后会停下来。这种振幅逐渐

2、振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。减小的振动，叫做阻尼振动。xto阻尼振动图象阻尼振动图象注意：注意：阻尼振动的振幅是逐渐减小的，但是它的频率是不发生阻尼振动的振幅是逐渐减小的，但是它的频率是不发生变化的，频率与振幅是无关的。变化的，频率与振幅是无关的。自由振动的频率，叫做系统的自由振动的频率，叫做系统的固有频率固有频率或无阻尼振动图象或无阻尼振动图象要点提炼要点提炼 1对阻尼振动的理解对阻尼振动的理解 (1)同一简谐运动同一简谐运动能量的大小能量的大小表现为表现为 的大小的大小 (2)阻尼振动阻尼振动振幅减小的快慢振幅减小的快慢跟所受跟所受 的大小有关，的大小有关， 越大，振幅减小得越快越大

3、，振幅减小得越快 (3)物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率频率仍仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化例由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变小，锣声减弱，但音调不变 (4)阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当作小，可以把它当作简谐运动简谐运动来处理来处理 振幅振幅阻尼阻尼阻阻尼尼越来越小越来越小不变不变ACD2.2.一单摆在空气

4、中振动一单摆在空气中振动, ,振幅逐渐减小振幅逐渐减小. .下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A.机械能逐渐转化为其他形式的能机械能逐渐转化为其他形式的能B.B.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C.C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D.D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能 【解题指导解题指导】在阻尼振动中在阻尼振动中, ,振动系统的动能和势能之振动系统的动能和势能之和减小和减小. .但在一段较短的时间内但在一段较短的时间内, ,动能和势能不一定都减小动

5、能和势能不一定都减小, ,关关键要分析动能与势能之间是如何转化的键要分析动能与势能之间是如何转化的. .AD3.3.(2011(2011太原高二检测太原高二检测) )下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ( ) )A.A.阻尼振动是减幅振动阻尼振动是减幅振动B.B.实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用C.C.阻尼振动的振幅逐渐减小阻尼振动的振幅逐渐减小, ,所以周期也逐渐减小所以周期也逐渐减小D.D.阻尼过大时阻尼过大时, ,系统将不能发生振动系统将不能发生振动ABD实验表明：实验表明：物体在外力驱动下振动时，振动稳定后的频率等于外力物体在外力驱动下振

6、动时，振动稳定后的频率等于外力驱动的频率，跟物体的固有频率没有关系驱动的频率，跟物体的固有频率没有关系. .1 1，驱动力：作用到振动系统周期性的外力，驱动力：作用到振动系统周期性的外力驱驱ffTT受迫振动物体受迫振动物体3 3、受迫振动的特点：、受迫振动的特点：受迫振动的频率总等于驱动力受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关的频率，与系统的固有频率无关2 2，受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动，受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动受迫振动实例：受迫振动实例：跳板在人走过时发生的振动跳板在人走过时发生的振动机器底座在机器运转时发生的振动机器底座在机器运转时发生的振动听到声

7、音时耳膜的振动听到声音时耳膜的振动电磁打点计时器的振针所做的振动电磁打点计时器的振针所做的振动1.1.下列振动中属于受迫振动的是下列振动中属于受迫振动的是( )( )A.A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后用重锤敲击一下悬吊着的钟后, ,钟的摆动钟的摆动B.B.打点计时器接通电源后打点计时器接通电源后, ,振针的振动振针的振动C.C.小孩睡在自由摆动的吊床上小孩睡在自由摆动的吊床上, ,小孩随着吊床一起摆动小孩随着吊床一起摆动D.D.弹簧振子在竖直方向上沿竖直方向振动弹簧振子在竖直方向上沿竖直方向振动【解析解析】选选B.B.受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动

8、, ,故故只有只有B B对对.A.A、C C是阻尼振动，是阻尼振动，D D是简谐运动是简谐运动. .三、共振三、共振演示实验演示实验2演示实验演示实验1实验表明：实验表明：1 1，当驱动力频率等于物体固有频率时，当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，驱动力频率与固有频物体振幅最大，驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小率相差越大，物体的振幅越小. .2 2，驱动力的频率接近（或等于）物体，驱动力的频率接近（或等于）物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振这种现象叫做共振. .振幅越大越小共振振幅最大时当固有驱固有驱,)(,fffff

9、共振曲线共振曲线横轴：驱动力的频率横轴：驱动力的频率纵轴：振动系统的振幅纵轴：振动系统的振幅 美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。而死亡。生活中的共振现

10、象生活中的共振现象军队过桥便步走，火车过桥慢行军队过桥便步走，火车过桥慢行 18311831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。生活中的共振现象生活中的共振现象 19401940年，美国的全长年，美国的全长860860米的塔柯姆大桥在建米的塔柯姆大桥在建成后的成后的4 4个月就因风共振而倒塌个月就因风共振而倒塌 生活中的共振现象生活中的共振现象美国美国Tacoma大大桥倒塌前桥倒塌前Tacoma大大桥倒塌时桥倒塌时Tacoma大大桥倒塌后桥倒塌后共共振振筛筛生活中的共振现

11、象生活中的共振现象龙龙洗洗盆盆生活中的共振现象生活中的共振现象龙洗盆：龙洗盆：古代用以盛水盥洗的器皿。传说是明朝开国皇帝朱元璋为不爱洗脸的独生子，召集全国的能工巧匠打制龙洗盆而成，为皇子的专用洗盆。后成为皇亲国戚、才子佳人赏玩之物（中央电视台中国一绝栏目曾介绍过），宫中奇宝，后来流落民间。若以手摩擦两耳得法，产生共振，即可泛起水花，景象十分别致，后成为一种民间娱乐用品。经现代振动与波的理论分析和实验研究，这是薄壳圆柱体自激振荡时的不同振型所致。 共共鸣鸣生活中的共振现象生活中的共振现象 洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机由于惯性还要转一会儿才能停下电动机由于

12、惯性还要转一会儿才能停下来，在这个过程中，洗衣机的振动剧烈来，在这个过程中，洗衣机的振动剧烈程度有变化，其中有一阵子最剧烈程度有变化，其中有一阵子最剧烈。 利用共振利用共振时，应时，应使驱动力的频率接近或使驱动力的频率接近或等于等于振动物体的振动物体的固有频率固有频率； 防止共振防止共振时，应时，应使驱动力的频率与使驱动力的频率与物体物体的的固有频率不同固有频率不同，而且相差越大越好，而且相差越大越好生活中的共振现象生活中的共振现象2 2、共振的防止、共振的防止（1 1）、军队、火车过桥时要放慢速度）、军队、火车过桥时要放慢速度. .（2 2）、机器运转时为了防止共振要调节转速）、机器运转时为

13、了防止共振要调节转速 . .（3 3）、在振动物体底座加防振垫）、在振动物体底座加防振垫（4 4）、装修剧场、房屋时使用吸声材料等等）、装修剧场、房屋时使用吸声材料等等1：如图所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，如图所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正确的是（确的是（ ） A其他各摆的振动周期与其他各摆的振动周期与A摆的相同摆的相同 B其他各摆的振动周期不同，其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大摆周期最大 C其他各摆的振幅不同，其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大摆的振幅最大

14、 D其他各摆的振幅都相等其他各摆的振幅都相等A、C2.2.(2011(2011南通高二检测南通高二检测) )如图表示一弹簧振子做受迫振动时如图表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知的振幅与驱动力频率的关系，由图可知( ( ) )A.A.驱动力频率为驱动力频率为f f2 2时，振子处于共振状态时，振子处于共振状态B.B.驱动力频率为驱动力频率为f f3 3时，振子振动频率为时，振子振动频率为f f3 3C.C.假如让振子自由振动，它的频率为假如让振子自由振动，它的频率为f f2 2D.D.振子做自由振动时，频率可以为振子做自由振动时，频率可以为f f1 1、f f2 2、f f3 3ABC小小 结结2 2、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动3 3、系统做受迫振动时，、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于振动稳定后的频率等于 驱动力的频率，跟系统的固有频率无关驱动力的频率，跟系统的固有频率无关4 4、驱动力的频率等于振动系统的